Imaginez des matériaux intelligents qui peuvent se transformer de rigides comme du bois à aussi doux qu'une éponge, et aussi changer de forme.

Les ingénieurs de l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick ont ​​créé des des matériaux légers avec une impression 4D qui pourrait conduire à une meilleure absorption des chocs, morphing des ailes d'avion ou de drone, la robotique molle et les petits dispositifs biomédicaux implantables. Leurs recherches sont publiées dans la revue Horizons de matériaux .

impression en 3D, également appelée fabrication additive, transforme les plans numériques en objets physiques en les construisant couche par couche. L'impression 4-D est basée sur cette technologie, avec une grande différence :il utilise des matériaux spéciaux et des conceptions sophistiquées pour imprimer des objets qui changent de forme avec des conditions environnementales telles que la température agissant comme un déclencheur, a déclaré l'auteur principal Howon Lee, professeur adjoint au Département de génie mécanique et aérospatial. Le temps est la quatrième dimension qui leur permet de se transformer en une nouvelle forme.

"Nous pensons que cette interaction sans précédent de la science des matériaux, la mécanique et l'impression 3D créeront une nouvelle voie vers un large éventail d'applications passionnantes qui amélioreront la technologie, santé, sécurité et qualité de vie, " dit Lee.

Les ingénieurs ont créé une nouvelle classe de « métamatériaux – des matériaux conçus pour avoir des propriétés inhabituelles et contre-intuitives qui ne se trouvent pas dans la nature. Le mot métamatériaux est dérivé du mot grec « méta, " qui signifie " plus haut " ou " au-delà ".

Précédemment, la forme et les propriétés des métamatériaux étaient irréversibles une fois fabriqués. Mais les ingénieurs de Rutgers peuvent régler leurs matériaux plastiques avec de la chaleur, ils restent donc rigides lorsqu'ils sont frappés ou deviennent doux comme une éponge pour absorber les chocs.

La rigidité peut être ajustée plus de 100 fois à des températures comprises entre la température ambiante (73 degrés) et 194 degrés Fahrenheit, permettant un grand contrôle de l'absorption des chocs. Les matériaux peuvent être remodelés pour une grande variété d'objectifs. Ils peuvent être temporairement transformés en n'importe quelle forme déformée, puis ramenés à leur forme d'origine à la demande lorsqu'ils sont chauffés.

Les matériaux pourraient être utilisés dans des ailes d'avion ou de drone qui changent de forme pour améliorer les performances, et dans des structures légères qui sont effondrées pour les lancements spatiaux et reformées dans l'espace pour une structure plus grande, comme un panneau solaire.

Des robots mous faits de mous, les matériaux flexibles et caoutchouteux inspirés de la pieuvre pourraient avoir une flexibilité ou une rigidité variable adaptée à l'environnement et à la tâche à accomplir. De minuscules dispositifs insérés ou implantés chez des personnes à des fins de diagnostic ou de traitement pourraient être temporairement rendus souples et flexibles pour une insertion minimalement invasive et moins douloureuse dans le corps, dit Lee.